ویفر سطح کے معیار پر سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل پروسیسنگ کا اثر

سیمی کنڈکٹر پاور ڈیوائسز پاور الیکٹرانک سسٹمز میں بنیادی حیثیت رکھتی ہیں، خاص طور پر مصنوعی ذہانت، 5G کمیونیکیشنز اور نئی توانائی کی گاڑیوں جیسی ٹیکنالوجیز کی تیز رفتار ترقی کے تناظر میں، ان کے لیے کارکردگی کے تقاضوں کو بہتر بنایا گیا ہے۔

سلیکن کاربائیڈ(4H-SiC) اپنے فوائد جیسے وسیع بینڈ گیپ، ہائی تھرمل چالکتا، ہائی بریک ڈاؤن فیلڈ طاقت، ہائی سیچوریشن ڈرفٹ ریٹ، کیمیائی استحکام اور تابکاری مزاحمت کی وجہ سے اعلیٰ کارکردگی والے سیمی کنڈکٹر پاور ڈیوائسز کی تیاری کے لیے ایک مثالی مواد بن گیا ہے۔ تاہم، 4H-SiC میں زیادہ سختی، زیادہ ٹوٹ پھوٹ، مضبوط کیمیائی جڑت، اور پروسیسنگ میں زیادہ دشواری ہے۔ اس کے سبسٹریٹ ویفر کی سطح کا معیار بڑے پیمانے پر ڈیوائس ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔
لہذا، 4H-SiC سبسٹریٹ ویفرز کی سطح کے معیار کو بہتر بنانا، خاص طور پر ویفر پروسیسنگ کی سطح پر خراب شدہ تہہ کو ہٹانا، موثر، کم نقصان اور اعلیٰ معیار کے 4H-SiC سبسٹریٹ ویفر پروسیسنگ کو حاصل کرنے کی کلید ہے۔

تجربہ
تجربے میں جسمانی بخارات کی نقل و حمل کے طریقے سے اگائے جانے والے 4 انچ کے N-type 4H-SiC انگوٹ کا استعمال کیا جاتا ہے، جس پر تار کاٹنے، پیسنے، کھردرے پیسنے، باریک پیسنے اور پالش کرنے کے ذریعے عمل کیا جاتا ہے، اور C سطح اور Si سطح کی ہٹانے کی موٹائی کو ریکارڈ کیا جاتا ہے۔ اور ہر عمل میں آخری ویفر کی موٹائی۔

شکل 1 4H-SiC کرسٹل ڈھانچے کا اسکیمیٹک خاکہ

شکل 2 موٹائی کو 4H کے سی سائیڈ اور سی سائیڈ سے ہٹا دیا گیا ہے۔ایس سی ویفرپروسیسنگ کے مختلف مراحل اور پروسیسنگ کے بعد ویفر کی موٹائی کے بعد

 

ویفر کی موٹائی، سطح کی شکل، کھردری اور مکینیکل خصوصیات ویفر جیومیٹری پیرامیٹر ٹیسٹر، ڈیفرینشل انٹرفیس مائکروسکوپ، ایٹم فورس مائکروسکوپ، سطح کی کھردری پیمائش کرنے والے آلے اور نینو انڈینٹر سے پوری طرح نمایاں تھیں۔ اس کے علاوہ، ویفر کے کرسٹل کوالٹی کو جانچنے کے لیے ہائی ریزولوشن ایکسرے ڈفریکٹومیٹر کا استعمال کیا گیا۔
یہ تجرباتی اقدامات اور جانچ کے طریقے 4H- کی پروسیسنگ کے دوران مواد کو ہٹانے کی شرح اور سطح کے معیار کا مطالعہ کرنے کے لیے تفصیلی تکنیکی مدد فراہم کرتے ہیں۔ایس سی ویفرز.
تجربات کے ذریعے، محققین نے میٹریل ریموول ریٹ (ایم آر آر)، سطح کی شکل اور کھردری میں تبدیلیوں کے ساتھ ساتھ میکانی خصوصیات اور 4H- کے کرسٹل معیار کا تجزیہ کیا۔ایس سی ویفرزپروسیسنگ کے مختلف مراحل میں (تار کاٹنا، پیسنا، کھردرا پیسنا، ٹھیک پیسنا، پالش کرنا)۔

شکل 3 C-Face اور Si-face کے 4H- کے مواد کو ہٹانے کی شرحایس سی ویفرپروسیسنگ کے مختلف مراحل میں

تحقیق سے پتا چلا ہے کہ 4H-SiC کے مختلف کرسٹل چہروں کی میکانیکی خصوصیات کی اینسوٹروپی کی وجہ سے، اسی عمل کے تحت C-face اور Si-face کے درمیان MRR میں فرق ہے، اور C-face کا MRR نمایاں طور پر زیادہ ہے۔ سی-چہرے کا۔ پروسیسنگ کے مراحل کی ترقی کے ساتھ، سطح کی شکل اور 4H-SiC ویفرز کی کھردری کو آہستہ آہستہ بہتر بنایا جاتا ہے۔ پالش کرنے کے بعد، C-چہرے کا Ra 0.24nm ہے، اور Si-face کا Ra 0.14nm تک پہنچ جاتا ہے، جو epitaxial ترقی کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے۔

شکل 4 مختلف پروسیسنگ مراحل کے بعد 4H-SiC ویفر کی C سطح (a~e) اور Si سطح (f~j) کی آپٹیکل مائکروسکوپ تصاویر

شکل 5 سی ایل پی، ایف ایل پی اور سی ایم پی پروسیسنگ کے مراحل کے بعد 4H-SiC ویفر کی C سطح (a~c) اور Si سطح (d~f) کی ایٹمی قوت مائکروسکوپ کی تصاویر

شکل 6 (a) لچکدار ماڈیولس اور (b) مختلف پروسیسنگ مراحل کے بعد C سطح اور 4H-SiC ویفر کی Si سطح کی سختی

مکینیکل پراپرٹی ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ ویفر کی C سطح میں Si سطح کے مواد سے زیادہ سختی، پروسیسنگ کے دوران ٹوٹنے والے فریکچر کی زیادہ ڈگری، مواد کو تیزی سے ہٹانا، اور سطح کی نسبتاً خراب شکل اور کھردری ہے۔ پروسیس شدہ سطح پر خراب پرت کو ہٹانا ویفر کی سطح کے معیار کو بہتر بنانے کی کلید ہے۔ 4H-SiC (0004) راکنگ کریو کی نصف اونچائی کی چوڑائی کو وفر کی سطح کو پہنچنے والے نقصان کی تہہ کو بدیہی اور درست طریقے سے خصوصیت اور تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

شکل 7 (0004) مختلف پروسیسنگ مراحل کے بعد سی-فیس کی نصف چوڑائی اور 4H-SiC ویفر کا سی-فیس

تحقیقی نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ 4H-SiC ویفر پروسیسنگ کے بعد ویفر کی سطح کو پہنچنے والے نقصان کی پرت کو بتدریج ہٹایا جا سکتا ہے، جو ویفر کی سطح کے معیار کو مؤثر طریقے سے بہتر بناتا ہے اور اعلی کارکردگی، کم نقصان اور اعلیٰ معیار کی پروسیسنگ کے لیے تکنیکی حوالہ فراہم کرتا ہے۔ 4H-SiC سبسٹریٹ ویفرز کا۔

محققین نے 4H-SiC ویفرز کو پروسیسنگ کے مختلف مراحل جیسے کہ تار کاٹنا، پیسنا، کھردرا پیسنا، باریک پیسنا اور پالش کرنا، اور ویفر کی سطح کے معیار پر ان عملوں کے اثرات کا مطالعہ کیا۔
نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ پروسیسنگ کے مراحل کی ترقی کے ساتھ، سطح کی شکل اور ویفر کی کھردری کو آہستہ آہستہ بہتر بنایا جاتا ہے۔ پالش کرنے کے بعد، C-face اور Si-face کا کھردرا پن بالترتیب 0.24nm اور 0.14nm تک پہنچ جاتا ہے، جو epitaxial ترقی کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔ ویفر کے سی-فیس میں سی-فیس میٹریل کی نسبت کمزور سختی ہوتی ہے، اور پروسیسنگ کے دوران ٹوٹنے والے فریکچر کا زیادہ خطرہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں سطح کی شکل نسبتاً خراب ہوتی ہے اور کھردری ہوتی ہے۔ پروسیس شدہ سطح کی سطح کے نقصان کی پرت کو ہٹانا ویفر کی سطح کے معیار کو بہتر بنانے کی کلید ہے۔ 4H-SiC (0004) راکنگ کریو کی نصف چوڑائی وفر کی سطح کو پہنچنے والے نقصان کی تہہ کو بدیہی اور درست طریقے سے نمایاں کر سکتی ہے۔
تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ 4H-SiC ویفرز کی سطح پر موجود خراب پرت کو 4H-SiC ویفر پروسیسنگ کے ذریعے آہستہ آہستہ ہٹایا جا سکتا ہے، جس سے ویفر کی سطح کے معیار کو مؤثر طریقے سے بہتر بنایا جا سکتا ہے، اعلی کارکردگی، کم نقصان، اور اعلی کارکردگی کے لیے تکنیکی حوالہ فراہم کیا جا سکتا ہے۔ 4H-SiC سبسٹریٹ ویفرز کی کوالٹی پروسیسنگ۔